Compuși organici

Dintre numeroasele tipuri de compuși organici, atât în corpul uman cât și în celelalte viețuitoare întâlnim patru mari categorii: glucidele, lipidele, proteinele și acizii nucleici.

Glucidele

Glucidele sunt folosite ca materiale structurale și sursă de energie pentru organismul uman. Ele sunt compuse din carbon, hidrogen și oxigen; ponderea atomilor de hidrogen față de cei de oxigen este, de obicei, 2:1. Glucidele simple se mai numesc zaharide. Zaharidele se clasifică la rândul lor în monozaharide, dacă sunt compuse dintr-o singură unitate moleculară.

Cea mai des întâlnită monozaharidă din corpul uman este glucoza (C₆H₁₂O₆). Glucoza este combustibilul de bază al organismului. Aceasta se dizolvă în fluidele corpului și este transportată în toate celulele, unde este degradată chimic, eliberând energie. Alte monozaharide sunt fructoza și galactoza. Glucoza, fructoza și galactoza au aceeași formulă moleculară (C₆H₁₂O₆), însă atomii sunt aranjați diferit. Astfel de molecule se numesc izomeri.

Figura nr. 2.4. Exemple de monozaharide.

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Cele trei monozaharide au exact aceeași socoteală de atomi, iar tot ce le desparte e locul unei grupări pe lanț. Toate sunt lanțuri verticale de exact 6 atomi de carbon, deci hexoze, fiecare cu 5 grupări OH și un singur oxigen carbonilic, adică 6 atomi de oxigen în total, cât cere formula C₆H₁₂O₆ dată în text.

• Locul grupării C=O împarte figura în două aldoze și o cetoză: glucoza și galactoza o poartă pe primul carbon, la capătul lanțului, deci e aldehidică; fructoza o are pe al doilea, în interiorul lanțului, deci e cetonică.

• Galactoza diferă de glucoză printr-un singur carbon, al patrulea: acolo glucoza are H-C-OH, iar galactoza HO-C-H. Restul lanțului e identic, carbon cu carbon.

• Fructoza se abate de la glucoză numai la primii doi carboni: C1 poartă o grupare OH în locul grupării aldehidice, iar C2 poartă gruparea C=O în locul grupării OH. Carbonii 3, 4, 5 și 6 rămân identici cu ai glucozei.

• La toate trei, ultimul carbon, C6, poartă o grupare OH și un H dedesubt.

• Inelul nu e format numai din carbon și nu cuprinde toți cei 6 carboni ai moleculei: forma ciclică a glucozei e un inel de 6 atomi, 5 atomi de carbon și un atom de oxigen, iar al șaselea carbon rămâne în afara inelului, ca grupare CH₂OH.

• Trecerea de la forma aciclică la cea ciclică e reversibilă, iar figura o marchează cu o săgeată dublă, în ambele sensuri.

CAPCANĂ DE GRILĂ: Desenul fructozei din manual e greșit. În figura originală, carbonul cetonic de la C2 apare scris ca și cum ar mai purta un atom de hidrogen (`H-C=O`), ceea ce e imposibil: un carbon care are deja o dublă legătură la oxigen și două legături în lanț nu mai are a patra valență liberă. Corect, C2 al fructozei poartă doar gruparea C=O, fără hidrogen. Reține ideea de fond, care e corectă și se cere la grilă: fructoza e cetoză, cu gruparea carbonilică la C2, spre deosebire de glucoză și galactoză, care sunt aldoze, cu gruparea la C1.

Dizaharidele sunt zaharuri compuse din două unități moleculare monozaharidice legate covalent una de cealaltă. În organismul uman există trei dizaharide importante:

• maltoza, o combinație de două unități glucidice, rezultată din degradarea amidonului în intestin

• zaharoza, zahărul de masă, formată prin unirea glucozei cu fructoza, este o sursă de energie

• și lactoza, compusă din molecula de glucoză și galactoză, de asemenea o sursă de energie

Lactoza este principala zaharidă din lapte.

Figura nr. 2.5. Dizaharidele și amidonul (polizaharid).

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Dizaharidele se formează prin deshidratare, iar asta se învață numai de pe figură: fiecare dintre cele trei sinteze se termină cu „+ H₂O”, deci unirea a două monozaharide eliberează exact o moleculă de apă, iar între unități rămâne, la toate trei, o punte de oxigen (-O-), nu o legătură directă carbon-carbon. Textul nu spune nicăieri asta despre dizaharide, deși o spune pentru grăsimi și pentru proteine.

• Maltoza pune cap la cap două inele hexagonale identice: cele două unități de glucoză sunt desenate la fel, inclusiv pozițiile grupărilor OH.

• Zaharoza e singura dintre cele trei cu două inele de mărimi diferite: unul hexagonal, glucoza, și unul pentagonal, fructoza.

• Fructoza ciclică e un inel de 5 atomi, 4 de carbon și unul de oxigen, iar doi dintre cei 6 carboni ai ei rămân în afara inelului, ca două grupări CH₂OH, față de o singură grupare CH₂OH la glucoză.

• Lactoza e singura dintre cele trei pentru care figura precizează forma: „Glucoză (forma β) + Galactoză (forma β) -> Lactoză (forma β)”. Maltoza și zaharoza sunt scrise fără indicarea formei.

• Amidonul e ramificat cu două ramificații, nu una: din lanțul principal orizontal pleacă o ramură în sus și alta în jos-dreapta. Sunt 6 inele cu totul, dintre care 3 pe lanțul principal.

• Ramificațiile pleacă de la carbonul care poartă în mod normal gruparea CH₂OH: în punctele de ramificare grupa e scrisă CH₂, fără OH, iar oxigenul ei devine puntea către ramură. Restul inelelor își păstrează CH₂OH intact.

• Fragmentul desenat e o bucată dintr-un lanț mai lung: ambele capete se termină cu o legătură „-O” deschisă. Toate inelele lui sunt hexagonale și identice între ele, spre deosebire de zaharoză, unde inelele diferă.

MNEMONIC: Cele trei dizaharide, după numele lor:
MAltoza vine din Amidon și e glucoză + glucoză.
Zaharoza e zahărul de masă, glucoză + fructoză.
LActoza e din lapte, glucoză + galactoză.
Glucoza intră în toate trei; ce se schimbă e a doua unitate.

Glucidele compuse se numesc polizaharide. Polizaharidele se formează prin combinații între diverse monozaharide. Printre cele mai importante polizaharide amintim amidonul, compus din mii de unități glucidice. Amidonul este forma de depozitare a glucidelor întâlnită la plante. Mare parte din populația mondială își satisface nevoile energetice cu glucoza provenită din amidonul diverselor plante: orez, grâu, porumb, cartofi.

REȚINE: Glucidele sunt compuse din monozaharide. Indiferent cât de mare e molecula, amidon, glicogen sau celuloză, cărămida rămâne aceeași.

Altă polizaharidă, de asemenea importantă, este glicogenul. Glicogenul este compus din mii de unități glucidice, însă acestea se leagă într-un alt mod față de amidon. Glicogenul este forma cea mai importantă de depozitare a glucozei în ficatul uman și mușchii scheletului.

O altă polizaharidă importantă este celuloza. Și ea este alcătuită din unități glucidice, însă legăturile ei covalente nu pot fi rupte decât de către câteva specii de microorganisme. Celuloza se găsește în pereții celulari ai plantelor și furnizează fibrele alimentare din organism.

CAPCANĂ DE GRILĂ: Cele trei polizaharide se confundă des la grilă:
Amidonul e depozitul plantelor, iar manualul îl definește ca „forma de depozitare a glucidelor”, nu a glucozei.
Glicogenul e depozitul animal, „forma cea mai importantă de depozitare a glucozei în ficatul uman și mușchii scheletului”, și se deosebește de amidon prin modul în care se leagă unitățile, nu prin unitatea de bază.
Celuloza e structurală, în pereții celulari ai plantelor, și nu e depozit deloc; noi nu o digerăm, ci ne dă fibrele alimentare.

Tabelul nr. 2.4. Macromolecule importante ale organismelor vii. Grupa R este o porțiune variabilă a moleculei.

Lipidele

Lipidele sunt molecule organice compuse din atomi de carbon, hidrogen și oxigen. La lipide, raportul atomilor de hidrogen comparativ cu cel al atomilor de oxigen este mult mai mare decât la glucide. Lipidele includ steroizi (materialul din care sunt alcătuiți unii hormoni), ceruri (de exemplu cerumenul) și grăsimi. Alte lipide sunt fosfolipidele, care au în componență fosfor și se găsesc în membrana celulară.

REȚINE: Lipidele conțin diverse unități moleculare, dar întotdeauna conțin o proporție mai mică de oxigen decât glucidele. Spus invers, raportul hidrogen / oxigen e mult mai mare la lipide decât raportul 2:1 al glucidelor.

Grăsimile sunt compuse dintr-o moleculă de glicerol și una, două sau trei molecule de acid gras, formând astfel mono-, di- și trigliceridele. Un acid gras conține un lanț lung de atomi de carbon, cu atomi de hidrogen asociați, și o grupare (-COOH) de acid organic. În structura unei grăsimi, acizii grași pot fi de același fel sau diferiți. Ei sunt legați de o moleculă de glicerol printr-o reacție cu eliminare de apă (deshidratare) în timpul formării legăturii covalente. Numărul atomilor de carbon dintr-un acid gras poate varia între 4 și 24.

Figura nr. 2.6. Exemple de grăsimi: componentele unei molecule de grăsime, sinteza ei și noua moleculă formată.

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Glicerolul are exact 3 grupări hidroxil, câte una pe fiecare dintre cei 3 atomi de carbon ai lanțului, deci poate lega cel mult 3 acizi grași. Figura folosește însă numai două: reacționează doar carbonii de la capete, cel din mijloc își păstrează gruparea OH liberă și în produs, și tocmai de aceea produsul e etichetat „un diglicerid”, nu trigliceridă.

• Se eliberează 2 molecule de apă pentru 2 legături formate, marcate „+ 2H₂O” în produs: câte o moleculă de apă pentru fiecare acid gras legat.

• Oxigenul care rămâne între cele două molecule provine din glicerol. Zonele evidențiate în panoul de sinteză arată din ce se formează apa: atomul de hidrogen al grupării OH a glicerolului plus gruparea HO a carboxilului acidului gras.

• În produs, glicerolul și acidul gras sunt uniți printr-o punte -O-, iar dubla legătură C=O a fostului carboxil se păstrează intactă deasupra carbonului.

• Exemplul de acid nesaturat din figură e mononesaturat: cel saturat desenat are 4 atomi de carbon și nicio legătură dublă, iar cel nesaturat 6 atomi de carbon și o singură legătură dublă.

• Legătura dublă a acidului nesaturat cade lângă capătul metil (CH₃), departe de gruparea carboxil, nu la mijloc și nu lângă carboxil.

• Amândoi acizii grași poartă gruparea carboxil la un singur capăt al lanțului, scrisă HO-C(=O)-, și se termină cu CH₃ la celălalt capăt. Nu există grupări carboxil în interiorul lanțului.

• Cei doi acizi grași legați în același diglicerid sunt diferiți, primul saturat și al doilea nesaturat: figura arată astfel, pe un exemplu, afirmația din text că acizii grași ai unei grăsimi „pot fi de același fel sau diferiți”.

• În glicerol, carbonii de la capete sunt scriși H₂C, cu doi atomi de hidrogen fiecare, iar cel din mijloc HC, cu un singur atom de hidrogen.

Unii acizi grași au una sau mai multe legături duble în moleculă, unde se pot lega mai mulți atomi de hidrogen. Acizii grași care au astfel de molecule se numesc acizi grași nesaturați. Dacă există o singură legătură dublă, se numește acid gras mononesaturat. Dacă sunt două sau mai multe legături duble, acidul se numește polinesaturat. Alți acizi grași nu au legături duble și ei se numesc acizi grași saturați. În anumite afecțiuni, în locul acizilor saturați, este de preferat ca dieta să conțină acizi grași nesaturați.

MNEMONIC: Saturat înseamnă „plin de hidrogen”, deci fără legături duble.
Nesaturat = mai are loc pentru hidrogen, deci are legături duble.
Mononesaturat = una singură. Polinesaturat = două sau mai multe.

Când grăsimile sunt depozitate în celule, de obicei sunt păstrate sub forma unor picături clare. Animalele, inclusiv omul, depozitează grăsimile intracelular, la nivelul țesutului adipos. Grăsimile din țesutul adipos înmagazinează multă energie și sunt foarte utile organismului. În timpul digestiei, enzima numită lipază degradează grăsimile până la acizi grași și glicerol.

CAPCANĂ DE GRILĂ: Lipaza dă doi produși, acizi grași și glicerol; distractorul clasic taie glicerolul din răspuns. Al doilea distractor confundă saturarea cu lungimea lanțului: „saturat” nu spune nimic despre numărul de carboni (care variază între 4 și 24 la orice acid gras), ci doar despre absența legăturilor duble.

Proteinele

Deși proteinele au o complexitate și o mărime considerabilă, pot fi ușor de înțeles deoarece au în componența lor unități numite aminoacizi. Aminoacizii conțin atomi de carbon, hidrogen, oxigen și azot. Câteodată mai pot fi prezenți atomi de sulf sau fosfor. Există 20 de tipuri diferite de aminoacizi, fiecare având atașate o grupare amino (-NH₂), o grupare carboxil (-COOH) și de regulă un rest radical (-R).

Aminoacizii diferă după gruparea radical. Diferențele legate de aranjamentul, tipul și numărul atomilor din gruparea radical (-R) conferă unicitate fiecărui aminoacid. Aminoacizii își exprimă această unicitate prin tipurile de legături și gradul de aciditate sau alcalinitate. Exemple de aminoacizi sunt alanina, valina, acidul glutamic, triptofanul, tirozina, histidina.

REȚINE: Proteinele sunt alcătuite din lanțuri de aminoacizi. Aminoacidul are patru elemente obligatorii, C, H, O, N, plus uneori S sau P. Azotul e cel care separă proteinele de glucide și lipide, care au doar C, H și O.

Pentru a forma o proteină, aminoacizii se leagă unul de celălalt prin înlăturarea atomului de hidrogen din gruparea amino a unui aminoacid și înlăturarea hidroxilului grupării acide a celui de-al doilea aminoacid. Apoi, gruparea amino se leagă de gruparea acid și se elimină o moleculă de apă (deshidratare). Legătura formată între aminoacizi se numește legătură peptidică. Proteinele mici deseori mai sunt numite peptide.

Figura nr. 2.7. Legarea aminoacidului alanină de aminoacidul valină pentru a forma o peptidă alcătuită din doi aminoacizi.

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Aminoacizii diferă numai prin radical, iar figura o arată desenându-le un schelet identic: gruparea amino la capătul din stânga, gruparea carboxil la capătul din dreapta, iar între ele un carbon central care poartă un H deasupra și radicalul dedesubt. Radicalul atârnă întotdeauna de carbonul central, niciodată de gruparea amino sau de cea carboxil: al alaninei e CH₃, un singur carbon, al valinei e ramificat, cu trei carboni, iar în rest cele două structuri sunt identice atom cu atom.

• Legătura peptidică e o legătură carbon-azot, nu carbon-carbon și nu carbon-oxigen: săgeata verticală „Legătură peptidică” indică exact legătura dintre carbonul carboxil al alaninei și azotul valinei.

• Zonele evidențiate arată exact de unde vine apa: gruparea OH a carboxilului primului aminoacid, alanina, plus un atom de hidrogen de la gruparea amino a celui de-al doilea, valina.

• Se elimină exact o moleculă de apă pentru o legătură peptidică formată.

• Dubla legătură C=O a primului aminoacid se păstrează în dipeptidă; se pierde numai gruparea OH de lângă ea.

• În dipeptidă, azotul valinei mai are un singur atom de hidrogen, față de doi cât avea în aminoacidul liber.

• Lanțul poate fi prelungit la ambele capete: dipeptida păstrează o grupare amino liberă la capătul din stânga și o grupare carboxil liberă la capătul din dreapta.

• Numele produsului, „Alanil-valină”, păstrează ordinea reacției: aminoacidul care a cedat gruparea carboxil devine „alanil-”, iar cel care a cedat hidrogenul din gruparea amino își păstrează numele întreg.

CAPCANĂ DE GRILĂ: Manualul se contrazice singur aici. Textul spune că legătura peptidică se face prin „înlăturarea atomului de hidrogen din gruparea amino a unui aminoacid și înlăturarea hidroxilului grupării acide a celui de-al doilea”, adică H de la primul și OH de la al doilea. Legenda figurii 2.7 și desenul arată exact invers: „sunt implicate grupările (-COOH) ale primului aminoacid și (-NH₂) ale celui de-al doilea”, iar zonele evidențiate confirmă OH de la alanină și H de la valină.
Formularea sigură, care iese adevărată în ambele variante: legătura peptidică unește gruparea carboxil a unui aminoacid cu gruparea amino a următorului, cu eliminarea unei molecule de apă.

Corpul uman are nevoie de proteine pentru sinteza componentelor celulare (de exemplu, proteine musculare), a hormonilor și a enzimelor:

• Hormonii asigură reglarea chimică a organismului.

• Enzimele sunt proteine ce catalizează majoritatea reacțiilor chimice care au loc în celule.

• Enzimele nu sunt consumate în reacție, ci rămân disponibile pentru a cataliza reacțiile viitoare. Fără enzime, chimia celulară nu poate avea loc, deoarece enzimele asigură locul în care substanțele chimice pot interacționa în timpul unei reacții chimice. Astfel, pentru a avea loc, reacțiile de sinteză și de descompunere depind mult de enzime.

Proteinele pot fi găsite și în afara celulelor, ca material de suport și întărire. Oasele, cartilajul, tendoanele și ligamentele conțin proteine în cantitate mare. Mulți hormoni, precum insulina sau hormonul de creștere, sunt compuși din proteine.

Diversele celule ale corpului produc proteine unice. Informațiile pentru sinteza acestor proteine se găsesc în nucleul celulelor, unde codul genetic din ADN determină secvența de aminoacizi care apar în proteina finală. Cromozomii celulei conțin acest cod genetic în unități funcționale, numite gene.

Aminoacizii proteinelor pot servi, de asemenea, ca sursă de energie pentru celulă. Când este nevoie, ficatul îndepărtează gruparea amino a unui aminoacid, iar celulele organismului folosesc compusul rezultat pentru energie.

Acizii nucleici

Asemenea proteinelor, acizii nucleici sunt molecule foarte mari, alcătuite din mai multe subunități. Unitățile acizilor nucleici se numesc nucleotide. Fiecare nucleotid conține o moleculă glucidică legată de o grupare fosfat și de o moleculă ce conține azot, numită bază azotată, pentru că are proprietăți bazice.

REȚINE: Acizii nucleici sunt alcătuiți din nucleotide, iar o nucleotidă are exact trei piese: glucid + grupare fosfat + bază azotată. Baza se numește „bază” pentru că are proprietăți bazice, nu pentru că ar sta la baza moleculei.

În celulele organismului uman se găsesc două tipuri importante de acizi nucleici. Primul este acidul dezoxiribonucleic, sau ADN; cel de al doilea este acidul ribonucleic, sau ARN. ADN-ul se găsește în cei 46 de cromozomi ai nucleului celular și este materialul din care sunt formate genele. ARN-ul se găsește în nucleolul, nucleul și citoplasma celulelor. Împreună cu ADN-ul, participă la sinteza proteinelor.

Componentele ADN-ului și ARN-ului diferă ușor. ADN-ul conține glucida cu 5 atomi de carbon numită dezoxiriboză, în timp ce ARN-ul conține riboză. Atât ADN-ul cât și ARN-ul conțin grupări fosfat. Grupările fosfat leagă moleculele de dezoxiriboză sau riboză una de cealaltă în lanțul nucleotidic, pentru a forma așa-numitul „schelet” al lanțului. Ambii acizi conțin bazele adenină, guanină și citozină, dar ADN-ul conține baza timină, iar ARN-ul baza uracil. Adenina și guanina sunt molecule purinice, în timp ce citozina, timina și uracilul sunt molecule pirimidinice.

MNEMONIC: PIRIMIDINE e cuvântul lung și adună bazele cu numele scurt: Citozină, Timină, Uracil. Ce rămâne, Adenina și Guanina, sunt purine.
Altfel spus: cele trei baze care „se termină diferit” între ADN și ARN (T față de U) sunt amândouă pirimidine, iar A și G sunt purine în amândoi acizii.

În 1953, biochimiștii James D. Watson și Francis H. C. Crick au propus un model universal acceptat pentru structura ADN-ului. În modelul Watson-Crick, ADN-ul constă din două lanțuri lungi de nucleotide cu bazele îndreptate spre interior, precum treptele unei scări. Guanina și citozina se împerechează pentru a forma o treaptă; la fel, adenina și timina. Adenina și timina sunt complementare, ca și guanina și citozina. Acest mod de aranjare constituie principiul complementarității bazelor. Cele două lanțuri nucleotidice se împletesc pentru a forma un dublu helix, asemănător unei scări în spirală. Bazele lanțurilor nucleotidice sunt menținute împreună prin legături slabe de hidrogen.

Figura nr. 2.8. Structura dublu-helix a moleculei de ADN.

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Baza azotată se leagă de glucidă, nu de gruparea fosfat, iar fosfatul nu atinge deloc baza: detaliul „Nucleotid” scoate din helix o singură piesă cu trei elemente, S (dezoxiriboza) sus, P (gruparea fosfat) dedesubtul ei și baza azotată prinsă lateral de S. Dreptunghiul punctat din helix încadrează exact un S, un P și o bază, deci o nucleotidă conține câte o singură bucată din fiecare, nu mai multe.

• Legăturile de hidrogen nu se află în interiorul unei nucleotide, ci între nucleotidele celor două lanțuri: sunt trase cu linie punctată și numai între cele două baze ale unei trepte, în timp ce legăturile din scheletul glucidă-fosfat sunt trase cu linie continuă.

• Scheletul e strict exterior, bazele strict interioare: S și P nu apar niciodată în interiorul unei trepte, iar bazele nu apar niciodată pe panglică.

• Pe fiecare lanț, S și P alternează strict de-a lungul panglicii (S, P, S, P), iar bazele pleacă numai de la S: fiecare glucidă poartă exact o bază, iar între două trepte succesive se găsește o singură grupare fosfat.

• Principiul complementarității e desenat ca o potrivire mecanică, nu doar enunțat: A și T au capete rotunjite care se îmbină între ele, G și C au capete pătrate, iar o bază cu capăt rotunjit nu poate intra într-un locaș pătrat.

• Treptele desenate, de sus în jos: A-T, G-C, T-A, C-G, apoi din nou A-T, G-C, T-A, C-G. Aceeași pereche apare în ambele sensuri, deci fiecare bază a unei perechi poate sta pe oricare dintre cele două lanțuri.

• Fiecare treaptă e formată din exact două baze, câte una de pe fiecare lanț; nu apare nicio treaptă cu o singură bază sau cu trei.

• Cele două lanțuri sunt etichetate „Lanțul 1” și „Lanțul 2” abia la baza figurii și sunt desenate în două nuanțe diferite, ca să poată fi urmărite separat pe toată lungimea răsucirii.

COMPLETARE: Manualul spune doar „legături slabe de hidrogen”, fără să dea numărul. Numărul lor diferă de la o pereche la alta: între guanină și citozină sunt 3 legături de hidrogen, iar între adenină și timină sunt 2. De aici și consecința: perechea G-C e mai greu de desfăcut decât A-T. Precizarea vine din afara manualului, deci la o grilă strict pe Barron's nu are acoperire; e utilă însă la orice examen care o cere.

Tabelul nr. 2.5. Comparație între ADN și ARN.

REȚINE: În ADN adenina se împerechează cu timina și citozina cu guanina. În ARN, timina e înlocuită de uracil, iar riboza ia locul dezoxiribozei. Restul, adenina, guanina, citozina și grupările fosfat, sunt comune ambilor acizi.

Secvența de baze ADN dictează ordinea corectă a aminoacizilor la nivelul proteinelor ce urmează a fi sintetizate. Această succesiune a bazelor ADN reprezintă esența codului genetic.

Înainte ca celula să se dividă, ADN-ul se replică. În celulele umane se replică 46 de cromozomi (sau 46 de molecule de ADN). Cromozomii replicați se separă și câte 46 vor trece în fiecare nouă celulă.

COMPLETARE: Manualul spune doar că replicarea are loc „înainte ca celula să se dividă”. Momentul exact e interfaza, adică perioada dintre două diviziuni, nu diviziunea propriu-zisă. Precizarea nu apare în acest capitol, dar se confirmă în capitolul 3, unde se spune că replicarea ADN-ului are loc în timpul interfazei.

Procesul replicării ADN-ului începe când enzime specializate rup sau „desfac” dublul helix. Pe măsură ce se separă cele două catene, sunt expuse bazele purinice și pirimidinice de pe fiecare catenă. Bazele atrag nucleotidele lor complementare, făcându-le să stea în opoziție. Enzima ADN polimerază unește componentele nucleotidice pentru a forma un șir lung de nucleotide.

Figura nr. 2.9. Replicarea ADN.

CUM SE CITEȘTE FIGURA: Nicăieri nu apare o pereche formată din două catene noi: fiecare șir nou de nucleotide e așezat peste o catenă veche, și exact așa arată desenat caracterul semiconservativ al replicării. Dublul helix intact, cu treptele ca bare hașurate, e la ambele capete ale desenului, iar zona desfăcută la mijloc, deci replicarea e prinsă în interiorul moleculei, nu la capătul ei.

• Pe fiecare catenă separată sunt desenate două șiruri de bile față în față: șirul prins de linia catenei vechi și șirul nou care se așază în oglindă peste el.

• Materialul de construcție vine din rezerva liberă, bucată cu bucată: nucleotidele libere sunt bile individuale, iar una singură, desprinsă și plutind între catene, poartă eticheta „Nucleotide ADN”.

• Enzima „Polimerază ADN” e un oval călare pe catenă, așezat exact la capătul barei care reprezintă noul schelet, iar bara noului lanț apare numai în porțiunea deja parcursă de enzimă, în spatele ei.

• Enzimele înaintează în sensuri opuse pe cele două catene, după cum arată săgețile: spre dreapta pe catena de sus, spre stânga pe catena de jos.

• Pe aceeași catenă pot lucra mai multe enzime deodată: pe catena de jos sunt desenate două molecule de polimerază care lucrează simultan, amândouă cu săgeata în același sens. În total, figura arată trei ovale de polimerază, nu două.

• Helixul refăcut se deosebește la desen de cel neatins: dublul helix din partea dreaptă are încă vizibile bilele individuale ale nucleotidelor între cele două panglici, spre deosebire de cel din stânga, unde treptele sunt bare uniforme.

Prin acest proces, fiecare catenă veche de ADN determină sinteza unei noi catene de ADN prin împerecherea bazelor complementare. Vechea catenă se unește apoi cu noua catenă și formează un dublu helix. Acest proces se numește replicare semiconservativă, pentru că se conservă câte o catenă veche în fiecare nou dublu helix de ADN.

REȚINE: Semiconservativ = jumătate păstrat. Din fiecare dublu helix nou, o catenă e veche și una e nouă. Distractorul clasic descrie replicarea ca fiind conservativă, adică helixul vechi rămâne întreg și se face unul complet nou; figura 2.9 arată contrariul, nicăieri nu apare o pereche din două catene noi.

ATP

O nucleotidă din ARN are un rol special în organism când are atașate grupări fosfat adiționale. Aceasta este adenozintrifosfatul, sau ATP-ul. ATP-ul acționează ca sursă energetică pentru organism. ATP-ul se formează utilizând energia din moleculele alimentare prin respirația celulară și alimentează funcționarea organismului prin eliberarea unei grupări fosfat.

CAPCANĂ DE GRILĂ: ATP-ul pornește de la o nucleotidă de ARN, nu de ADN, iar ce i se adaugă sunt grupări fosfat, nu baze. Al doilea distractor inversează sensul energiei: ATP-ul se formează cu energia din alimente prin respirația celulară și eliberează energie când pierde o grupare fosfat, nu invers.